Massenspektrometrie – eine Einführung

Massenspektrometrie – eine Einführung

H. Luftmann Abt. Massenspektrometrie

Wozu dient die Massenspektrometrie?

Mir ihrer Hilfe kann man die Masse von Atomen und Molekülen bestimmen.

In einem Bereich von 1Da..>100kDa

Mit einer Massengenauigkeit von bis zu 1ppm

Mir ihrer Hilfe kann man die Menge von Verbindungen bestimmen.

Durch die Massenselektivität gelingt das auch in Gegenwart vonBeimengungen (mit anderer Masse).

Von Probenmengen im Bereich < 10-6 .. 10-15g

Von Mengen im Bereich < 10-6 .. 10-15g

Über Fragmentierungen erhält man Strukturhinweise

Was sind die Voraussetzungen für eine MS-Messung?

•Die Moleküle müssen vereinzelt, d.h. von ihresgleichen und von allen anderen abgetrennt werden. Wechselwirkungen würden die Massenbestimmung stören.

•Die Moleküle müssen ionisiert werden. Die Ladung dient als „Griff“ um Kräfte auf das Molekül auszuüben.

Substanzeinlass Ionenquelle Analysator Detektor


Verdampfen der Probe ins Hochvakuum – Direkteinlass, Tiegeleinlass,direct inlet, „Schubstange“

Kopplung eines Gaschromatographen mit einem Massenspektrometer – GC-MS

MS

GC

Vom neutralen Molekül zum Ion im Hochvakuum

+•Ins Vakuum einschleusen

+

Verdampfen Ionisieren

Radikalkationen

EI


positive Spannung fürpositive Ionen

0V

Elektronenionisation* - EI

* Die veraltete Bezeichnung ist Elektronenstossionisation

Turbomolekularpumpe

10-5..10-7mBar


Elektronenionisation* - EI

Bei der (EI) wird die Substanz im Hochvakuum mit 70eV Elektronen beschossen. Der größte Teil der Energie wird nicht auf das Molekül übertragen. Lediglich 6-10eV dienen zur Ionisation nach dem Schema:

M + e- M+. + 2e-

Darüber hinaus werden noch 2-10eV Energie (sog. Überschußenergie) auf das Molekül übertragen. Das führt zur Anregung des Moleküls und zur Fragmentierung.

Ein EI-Spektrum ist die Auftragung derHäufigkeit der im Zeitraum von 10-8 sgebildeten Ionen gegen ihren m/z Wert(bei z=1 entspricht das der Masse).

M+.

- R. - N

F2+.F1+

- R.

- N - R. - N

F'1+ F'2+F'3+.

......


Wechselspannung

Ioneneintritt

Quadrupolanalysator (Quadrupolmassenfilter)

Quadrupolstäbe

m/z passend

m/z zu klein

m/z zu gross

Detektor

Ionenbahnen


Sekundärelektronenvervielfacher SEV, secondary electron multiplier SEM

Hoher Verstärkungsfaktor >106

geringes Eigenrauschen, schnell.

IonenElektronen

V 100V

Die x-Achse ist eine m/z Skala!

Die Peakhöhe wird auf den intensivsten Peak (100%) normiert.

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850m/z0

100

%

REDLICH RED091103-A 1 (1.279) Scan ES+ 4.68e8409.1335.0

330.0

309.0

381.0335.9

339.9

795.3410.0

647.2455.1411.0 483.1 642.2767.3693.2

649.2 721.2 797.3841.4

Das erste Ergebnis jeder Messung ist ein „Rohspektrum“

790 792 794 796 798 800 802m/z0

100

%

REDLICH RED091103-A 1 (1.279) Scan ES+ 1.44e8795.3

790.2

796.3

797.3 798.3

Die Peaks haben eine Breite, die von der instrumentellen Massenauflösung abhängt.

Die angezeigten Massenwerte stellen die Schwerpunkte oder die Maximalwerte der Rohdatenpeaks dar.

790 792 794 796 798 800 802m/z0

100

%

REDLICH RED091103-A 1 (1.279) Cn (Cen,8, 80.00, Ht)1.35e8795.1

790.2 794.4

796.1

797.1798.2 799.4

Oft werden die Rohdaten in ein Strichspektrumumgerechnet. Hier kann es zu Rundungs-problemen kommen

Kohlenstoff

12C 98,9%

13C 1,1%

Chlor

35Cl 75,7%

37Cl 24,3%

Brom

79Br 50,7% 81Br 49,3%

2H 0.015%

Wasserstoff

1H 99.998%

Das stöchiometrische Atomgewicht (average mass) ist das gewichtete Mittel der Isotopeneinzelgewichte

12,011 35,46 79,9 1,0079

Auch die Massen der reinen Isotope sind nicht ganzzahlig (Ausnahme 12C)12,00000 34,9683 78,91779 1,007813,00281 2,0141 36,96535 80,91574

Isotopie und Atomgewichte alle Angaben in Dalton (Da)

Molekülionen sind meist eine Gruppe von Peaks, sie entsteht durch die Kombination der natürlichen Isotopen der beteiligten Elemente.

Schrittweiser Aufbau des Isotopenclusters von C6H4BrCl

C6

72

73

C6H4

76

77

C6H4Br

155 157

158

C6H4BrCl

190

192

194

Molekulargewichtsdefinitionen (nach IUPAC)

Das stöchiometrisches Molekulargewicht (average mass) ist die Summe der Atomgewichte. Darin sind die mit ihrer Häufigkeit gewichteten Isotope in ihrer natürlichen Verteilung enthalten.

Das nominale Molekulargewicht ist die Summe der gerundeten Isotopenmassen (der häufigsten Isotope).

Das „monoisotopische Ion“ ist die Kombination der häufigsten Isotope. Es ist nicht notwendigerweiseder intensivste Peak eines Isotopenclusters.

Eine Massenangabe wird als „exakte Masse“ bezeichnet, wenn sie mit einer Präzision von +-5ppm(oder +-5mDa) bestimmt oder berechnet wurde.

Beispiel C6H4BrCl

nominal 190

monoistopisch 189.9179

average 191.459

exakte Massen 191.91499 12C61H4

37Cl79Br

191.91590 12C61H4

35Cl81Br

nominal 192

bei nicht ausreichender Auflösung wird der Summenpeak mit m/z 191.9156 gefunden

Befinden sich auf der gleichen Nominalmasse zwei oder mehr Ionen verschiedenerElementarzusammensetzung, so muß die Auflösung des Massenspektrometers besonderserhöht werden, um diese unabhängig voneinander bestimmen zu können.

Bei Werten von R10%Tal > 10.000 spricht man von Hochauflösung.

Hochauflösung

Unregistered

284283282281280

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Unregistered

284283282281280

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

C19H36O C20H40

m/z280.31300281.31645282.31993

m/z280.27661281.28003282.28319

Massenunterschied 0,037Da

notwendige Auflösung 280/0,037= 7500

EI-Spektrum - Interpretationsansatz

(m a inlib ) A c e to phe no ne , 3'-c hlo ro -10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

0

50

100

1527 38

43

50

55 63

75

85 99

111

125

139

154

Skyline

Molekülion

Isotopenmuster

Fragmentierungen

charakteristische Ionen

wohldefinierte Bruchstellen

m/z 154/155/156/157

enthält 1 Chloratom

M-15, M-15-28, M-15-28-36

m/z 38/39; 50..52; 62..65; 74..78

.CH3COC2H4

HCl

CH3CO+

C3H7+

Alle EI-Beispielspektren sind der NIST Datensammlung entnommen

CH3

O

Cl

Was bestimmt den Zerfall von angeregten Radikalkationen?

Bildung stabiler Kationen

CH3 C+

CH3

CH3

CH3

C+

OCH3 CH

+

NH2

CH2+

Abspaltung günstiger (=stabiler) Radikale

I CH3 C

CH3

CH3

CH3 O

Abspaltung stabiler (kleiner) Neutralteilchen

ClHOH2 CH N CH3 OH CO CH2 CH2

Beispiel 1

(m a inlib ) 1-Buta na m ine , N-e thyl-10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

0

50

100

15

30

44

58

68 86101

α-Spaltung

CH3 NH CH3

CH3 NH+

CH3

CH2N

+CH3

H

CH3 CH2

CH3 N+

CH2H

CH3

CH2CH2 CH3

CH2

CH2 N+

H

H

m/z 30

m/z 58

m/z 86

m/z 101

Doppelbindungsregel

Ist das Molekülion geradzahlig, so enthält das Molekül eine gerade Anzahl von N-Atomen (oder keine).

Ist das Molekülion ungeradzahlig enthält es eine ungerade Zahl von N-Atomen

Die Zahl der Doppelbindungen und/oder Ringe lässt sich folgendermassen berechnen:

2

22* nHnCDBE

Wenn Stickstoff anwesend ist, muss das berücksichtigt werden:

2

22* nHnNnCDBE

nC, nH, nN = Anzahl der Atome

Stickstoffsregel

Beispiel 2

(m a inlib ) De c a ne20 40 60 80 100 120 140

0

50

100

29

32

43

57

7185

99 113 126142

Keine Abspaltungen von CH2 sondern vonEthen, Propen, Buten usw.

CH3

CH3

+.

CH3 CH2+

CH3 CH2

CH3

CH2+

CH3

CH2

etc.

CH2CH2

CH3CH2

+

m/z 29

m/z 57

m/z 71

m/z 142

CH2

Beispiel 3

(m a inlib ) Be nze ne , butyl-10 30 50 70 90 110 130 150

0

50

100

1527 39 51

65

6978

91

105115

134

CH3

+.

CH3 CH2

CH2+

CH3

H

CH2 CH3

CH2

H H

+.

+.

CH3

+.

McLafferty Umlagerung

m/z 92

m/z 91

m/z 134

(m a inlib ) He xa no ic a c id , m e thyl e ste r10 30 50 70 90 110 130

0

50

100

1518

29

43

5971

74

80

87

91

99

115 127

Beispiel 4

CH3 O

OCH3

CH3

C+

O

CH3 O Alkylradikale

CO

m/z 101, 87.

m/z 71

OH

CH3

OCH3

CH2

CH3

O

CH2 OCH3

H +.

m/z 74

McLafferty Umlagerung:

das ML-Ion beinhaltet die Alkoholseite und die Position 2 des Esters.Substitution an diesen Positionen verschiebt das Produktion.

Beispiel 5

10 30 50 70 90 110 130 150 1700

50

100

15

29

43

58

71

85

100

113

128141

155170

Diese Verbindung enthält nur 1 Heteroatom.O

+

H CH3

R

1H

-C3H6

m/z 128 O+

H CH3

R

m/z 85

O+

H CH3

CH3 H

1H

-C5H10

O+

H CH3

CH3 H

m/z 113

OH+

H CH3

CH2

O+

H CH3

CH3

1H

-C3H6

m/z 58


Beispiel 6

EI-Spektrum

Molekulargewicht

Skyline

Auffällige Isotopenmuster

m/z

m/z 182

wenige Fragmente, stabiles Ion bei m/z 139

bei m/z 111, 139, 182 ein Chlor enthalten.


EI-Spektrum

Molekulargewicht Skyline


m/z

m/z 182 wenige Fragmente, stabiles Ion bei m/z 139


Summenformel C8H19ClO2

C9 H7 Cl O2

C10H11ClO

C11H15Cl

„übersättigt“ maximal wäre H17

6 Doppelbindungsäquivalente



DBE = ((2*Zahl der C-Atome + 2)-Zahl der H-Atome)/2

Cl zählt als einbindiges Atom wie ein H.

Beispiel 6


EI-Spektrum

Molekulargewicht Skyline


m/z

m/z 182 wenige Fragmente, stabiles Ion bei m/z 139


Summenformel C9 H7 Cl O2 6 DBE - C10H11ClO - 5 DBE - C11H15Cl 4 DBE

Schlüsselionm/z 77

mögliche PartialstrukturCl R

C6H4Cl111.0002 Da

28-43Cl

CO oder C2H4

C3H7 oder C2H3O

Phenylring

Beispiel 6


EI-Spektrum

m/z

Cl

O

CH3

Cl

O

CH3

CH3

Cl

CH3

CH3

Cl

CH3

CH3

CH3

Cl

O

O

CH3

Cl

CH3

O

CH3

Cl

O

O

Cl

CH3

O

einige Strukturmöglichkeiten (Substitutionsmuster am Aromaten unberücksichtigt)

bei diesen Strukturen erwartet man einen [M-CH3]+ Peak bei m/z 167

Beispiel 6



+


Radikalkationen

Laserbeschuss

+Ins Vakuum einschleusen

Matrixpräparation Kationen +

+

EI

MALDI

LDI und MALDI +

Man kann Verbindungen durch einen intensiven Laserpuls verdampfen und ionisieren.Diese Laser-Desorption-Ionisation mit einem N2Laser erfordert eine Bestrahlungsstärke von ca. 5MW/cm2 .

Empfindliche, polare und grosse Moleküle werden bestenfalls als Fragmente detektiert.

Um Fragmentierungen zu verhindern, wird die Probe mit einem grossen Überschuss einer Matrixsubstanz gemischt und auf der Probenfläche cokristallisiert. Dieses Gemisch liefert bereits bei 0.5 MW/cm2

Bestrahlungsstärke intakte Ionen. Es wird als Matrix-Assistierte Laser-Desorption-Ionisation bezeichenet

Die universellste Matrix ist 2,5-Dihydroxybenzoesäure, sie wurde von F. Hillenkamp und M. Karas eingeführt.

O OH

OH

OH

O

OH

OHN

CH3

CH3

CH3

CH3

N

N

DHB 4-HCCA SA DCTB

O

OH

OH

O

O

CH3

CH3

Target mit 16x24 = 384 Probenpositionen

MALDI +

• Bei der MALDI werden im Gegensatz zur Elektronenstoßionisation keineRadikalkationen erzeugt, sondern es entstehen meist* Ionen mit gerader Elektronenzahl.

• Weil der gefundene m/z Wert nicht gleich dem Molekulargewicht ist, sprichtman von Pseudomolekularionen. • Die Überschußenergie ist wesentlich geringer, s.d. man überwiegend intakte Pseudomolekularionen beobachtet.• Die Ionisation ist hervorragend für große Moleküle geeignet (Peptide, ProteineDNA, RNA Fragmente, Oligomere)

M

[M+H]+

[M+Na]+

[M+K]+

positiv negativ

M

[M-H]-

[M+Cl]-

*Bei Matrices mit Elektronenübertragung (z.B. DCTB) enstehen Radikalkationen oder/und Radikalanionen.

MALDI +

Spektrum einer basischen Verbindung C30H43NO2 MW 449.3

Als Matrix wurde 2,5-Dihyroxybenzoesäure verwendet. Unter günstigen Umständen (wie diesen)sieht man nur den Pseudomolekularpeak der Probe.

LAZARUS III DEMatrix=DHB 30-Nov-2004

100 200 300 400 500 600m/z0

100

%

HOPPE_WBZ547_B 1 (0.100) Sb (2,1.00 ) Scan EI+ 3.15e3450.2

360.2

451.2

452.2

Flugzeitmassenspektrometer – „time of flight“ TOF

Idealer Analysator bei pulsweiser Ionenproduktion wie sie bei MALDI und LDI vorliegt

Probe aufHochspannung (U) ca. 20kV

LaserimpulsDetektor

t

IntensitätGitter auf 0V

Flugrohr (Länge l)

t

Intensität

e U = ½ m v2

sqrt(2eU/m) = v = s/t

e = ElementarladungU = Beschleunigungsspannungm = Masse eines Molekülss = Länge des Flugrohrst = Flugzeit

MALDI +

Spektrum eines Oligomeres – Ionenbildung durch Na+ Anlagerungen

Abstand 44 Da

Matrixionen

Masse der repetierenden Einheit 44Da

Masse der Endgruppen = 18Da

481.2 - 10* 44.03 - 23 = 18

Vorschlag

OH

O

H10

Na+

Polyethylenglycol

Quattro LCZ 14-Sep-2005Matrix=Dhb

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000m/z0

100

%

613.3569.3525.3481.2

437.2137.0 393.2177.0

349.2261.1199.0 305.2

657.3701.3

745.4789.5

833.4877.4921.5 939.6



+


Radikalkationen

+

+

Probe gelöst, Ionenbildung! Versprühen im E-Feld Transfer zum Vakuum

Kationen

+

+

+

+

Laserbeschuss

+Ins Vakuum einschleusen

Matrixpräparation Kationen +

+

EI

MALDI

ESI

Welche Pseudomolekularionen können bei ESI beobachtet werden?

Positivmodus

Bei Gemischen auch Heterodimere[M+H]+

[M+NH4]+

[M+Na]+

[M+K]+

[2M+H]+

[2M+NH4]+

[M+2H]2+

[M+2Na]2+

[M+H+Na]2+

Bei sehr leicht oxidablen Verbindungen[M-e]+

Negativmodus

Bildung von Dimeren etc wie im Positivmodus[M-H]-

[M+Cl]-

[M+HCOO]-

usw.

ES(I)1cm

Kontaktierung (0.6-2kV) Kapillare mit 10ul Probenlösung

Sehr feine Spitze

Ioneneintritt zum MS

Geöffnete Sprühkammer

N2 Strom zur Desolvatation

Nanosprayeinlass

ESI aus einer Stahl-kapillare (Schleifeneinlass,HPLC)

HPLC-MS Kopplung

HPLC-Pumpe Autosampler

Injektionsventil

Trennsäule

ESI-MS

ES(I) – Electrosprayionisation

++

02-Jan-2006Quattro - LCTrepohl Probe in MeOH

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120m/z0

100

%

0

100

%

HOPPE TRE7-A 1 (0.141) Scan ES+ 1.57e8104

39 105

HOPPE TRE7-B 1 (0.172) Sm (SG, 4x0.90) Daughters of 104ES+ 4.80e669

45

4118

104

87

Tuning Parameters: ES+Source Page (ESI) Capillary: 1.07 kVoltsCone: 25 VoltsExtractor: 2 Volts

CH3

CH3

OH

NH2

Monoisotopic Mass = 103.099714 Da

2-Amino-3-methylbutanol

Auch bei sehr empfindlichen Verbindungen keine Fragmentierung

(M+H)+

K+

(m a inlib ) 1-Buta no l, 2-a m ino -3-m e thyl-, (R)-10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

0

50

100

1828 42

55

60

70

72

86

zum Vergleich das EI-Spektrumkein Molekülpeak sichtbar

dafür Strukturinformation durchdie Fragmentierung!

Luftmann Polydimethylsiloxan_090803094954 #258-274 RT: 4.15-4.28 AV: 17 NL: 2.35E7T: FTMS + p NSI Full ms [50.00-1000.00]

550 600 650 700 750 800m/z

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Rel

ativ

e A

bund

ance

624.23398

550.21531

698.25273

772.27131

569.22066

633.30198

741.19035

613.22168

680.47825

705.71222

794.72008

Um welches Polymer könnte es sich handeln?Die beobachteten Ionen sind NH4+-Anlagerungen.

550 555m/z

0

20

40

60

80

1000

20

40

60

80

100

Rel

ativ

e A

bund

ance

550.21521

551.21576

552.21198

553.21283

550.21740

551.21697552.21424

553.21381

NL:1.54E7

NL:4.66E5

C 16 H 48 O 6 Si7NH 4: C 16 H 52 O 6

Si7 N 1

pa Chrg 1

Abstand betrachten 74.0188

Isotopenpeaks beachten C2 H6 O Si

Si

CH3

CH3

Si

CH3

CH3

OCH3CH3

6N

+

H

H

H

H

Luftmann CytochromC HH_090623135214_XT_00001_M_ #3 RT: 3.00 AV: 1 NL: 1.71E7T: FTMS + p NSI Full ms [600.00-2000.00]

800 1000 1200 1400 1600 1800m/z

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Re

lativ

e A

bu

nd

an

ce

951.64880

883.74585

1030.86902

824.89667

773.52856 1124.40210

1545.67529 1766.484621236.94116

1373.934331857.87610

Grosse Moleküle unter ESI-Bedingungen Beispiel Cytochrom C

Luftmann CytochromC HH_090623135214_XT_00001_M_ #1 RT: 1.00 AV: 1 NL: 6.02E6T: FTMS + p NSI Full ms [600.00-2000.00]

12320 12340 12360 12380 12400 12420m/z

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Re

lativ

e A

bu

nd

an

ce

12358.34056

12412.2542912343.31725 12379.3235012434.2373912328.32598

Luftmann CC agesaeuert_091130123014 #1 RT: 0.02 AV: 1T: FTMS + p NSI Full ms [150.00-2000.00]

824.5 825.0 825.5m/z

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Rel

ativ

e A

bund

ance

824.89496

824.96149824.82831

825.09460

824.76166824.69543

825.22821

824.62830

824.56134 825.29449

825.36224

825.43805

10+

11+

12+

9+

8+ 7+

13+14+

15+

Δm/z = 1/15 = 0.0666

Normal(scan)betrieb eines „Triplequads“

Ionenquelle Quadrupol 1 Quadrupol 2Stosskammer Detektor

Ionenquelle Quadrupol 1 Quadrupol 2Stosskammer Detektor

Tochterionenmodus

Nur ein m/z Fragmentierung

MS-MS Experiment –Daughter ions

Gegenüberstellung EI ESI

(m a inlib ) Buta ne , 1-(1-m e thylp ro po xy)-20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

0

50

100

27

29

31

41

43

4557

73 83

101

115 130

(Sp e c . Ed it) ESI se kBu tyl-n -Bu tyle th e r20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

0

50

100

25 37

57

75

111

131

C 8H18O

EI

ESI

CH3

CH3O

+ CH3

CH3

CH3CH2

CH3

CH2

m/z 115

m/z 101 m/z 87

CH+

CH3

CH3

m/z 57

CH3CH2

CH3

CH+

OH

CH3

CH3O

+ CH3

H

C4H8

H2O

m/z 57

m/z 75

CH3

CH3O CH3

150 200 250 300 350m/z0

100

%

LUFTMANN DIETHYLENGLOCOLDIETHYLETHER-AA 1 (0.181)5.37e8180.0

163.1

342.4

181.1 343.4

Musteranalyse 1

Flüssigkeit leicht löslich in Methanol ESI

340 345 350m/z0

100

%


343.4347.3

160 165 170 175 180 185 190m/z0

100

%


163.1181.1

185.0

Zugabe von NH4OAc

Gerade Zahl von N

Nicht basisch

MW 162

Musteranalyse 1

50 100 150 200m/z0

100

%

LUFTMANN DIETHYLENGLOCOLDIETHYLETHER-AB 1 (0.221) Sm (SG, 1x1.00)3.90e773

45

117

89163

Tochterionenspektrum von m/z 180

180-NH3

-46-44

Anwesenheit von Heteroatmen

Elemental Results - UMC 3.1.0.9 - © by Dr. Matthias Letzel

Constraints

Elemental Results for Mass: 163.00000

Charge State of Measured Mass: +1

Parity of Electrons: even and odd

Element Ratio Constraints: not used

m/ z Dev mmu Dev ppm IDev MDev R+DB 12C 1H 16O

Minimum Values: 162.70000 0.00 0.00 0 0 2

Maximum Values: 163.30000 300.00 1840.49 80 162 5

Results

No. Formula m/ z Dev mmu Dev ppm IDev MDev R+DB 12C 1H 16O

1 C9 H7 O3 + 163.03897 38.97 239.08 6.5 9 7 3

2 C8 H3 O4 + 163.00259 2.59 15.86 7.5 8 3 4

3 C8 H19 O3 + 163.13287 132.87 815.16 - 0.5 8 19 3

4 C7 H15 O4 + 163.09649 96.49 591.93 0.5 7 15 4

5 C6 H11 O5 + 163.06010 60.10 368.71 1.5 6 11 5

6 C10 H11 O2 + 163.07536 75.36 462.31 5.5 10 11 2

Mögliche Summenformeln für m/z 163bei einer Genauigkeit von +- 0.3 DaNur C,H,O zugelassen.

Musteranalyse 1Messung der exakten Massen

Luftmann Diethylenglycoldiethylether_091201165155 #18-28 RT: 0.14-0.22 AV: 11 NL:T: FTMS + p NSI Full ms [50.00-600.00]

160 165 170 175 180 185 190m/z

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Rel

ativ

e A

bund

ance

163.13233C 8 H 19 O 3

-0.53660 mmu

180.15888C 8 H 22 O 3 N

-0.53516 mmu 185.11422C 8 H 18 O 3 Na-0.59768 mmu

164.13573

Damit ist die Summenformel der neutralenVerbindung als C8H18O3 bestimmt

Sie enthält keine Doppelbindungen oder Ringe

Im Tochterionenspektrum war kein H2OVerlust sichtbar. Vermutlich handelt es sichum einen Ether.

Musteranalyse 1Tochterionenspektrum mit exakter Massenbestimmung

Luftmann Diethylenglycoldiethylether_091201165155 #91 RT: 0.86 AV: 1 NL: 2.56E6T: FTMS + p NSI Full ms3 [email protected] [email protected] [50.00-600.00]

70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170m/z

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Rela

tive

Abu

ndan

ce

117.09045C 6 H 13 O 2

-0.55209 mmu

163.13219C 8 H 19 O 3

-0.68408 mmu73.06437C 4 H 9 O

-0.42227 mmu

89.05924C 4 H 9 O 2

-0.46382 mmu

-C2H6O = Ethanol

-C2H4O

symmetrisch?

30m HP5 50-2min-15-300 1ul

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100Scan0

100

%

0

100

%

Luftmann DEDE_QM Scan EI+ TIC

9.05e76.29

Luftmann DEDE_QM Scan EI+ 45.06

2.75e76.29

02-Dec-200930m HP5 50-2min-15-300 1ul

40 60 80 100 120 140m/z0

100

%

Luftmann DEDE_QM 378 (6.293) Cm (378:380)1.68e745

59

58

72

60

73

1038974

116

Musteranalyse 1 GC-MS-EI

Musteranalyse 1

EI Spektrum z.B. mit GC Einlass

Lu ftm a n n DEDE_Q M 378 (6.293) C m (378:380) Eth a n e , 1,1'-o xyb is[2-e th o xy-]

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

0

50

100

50

100

31

33

43

43

45

45

51

51 55

57

59

59

61 69

72

72

89

89

103

103

116

116

Spektrensuche in der NIST-Datenbank (200000 Spektren)

Vergleichsdarstellung mit dem besten Treffer

CH3 O

O

O CH3MW 162

CH3 O

CH2+

CH3 O

O

CH2+ CH3 O

+CH2

CH3 O+

Musteranalyse 2

Wasser/Methanol-lösliche Substanz

• enthält eine aromatische Carbonsäure (als Ester)• enthält einen (?) Zuckerrest• enthält Quercetin (en Flavonoid)

O

OH

trägt am Ring Substituenten

C6H12O6 oder C5H10O5Methode ESI oder HPLC-ESI-MS

Hensel EN 55M3U-a_090320112917_Recal #3-5 RT: 0.07-0.12 AV: 3 NL: 6.27E7T: FTMS + p NSI Full ms [200.00-1200.00]

620 630 640 650 660m/z

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Rela

tive A

bundance

617.11361

639.09523

655.06913

634.14027

619.11920

641.10092

657.06804

C28 H25 O16 DBE 16.5 Abweichung -0.101mDa

O

OOH

OH

OH

OH

OH

Molecular Form ula = C 15H 10O 7

Monoisotopic Mass = 302.042653 Da

Musteranalyse 2 O

OH

C6H12O6 oder C5H10O5

O

OOH

OH

OH

OH

OH

M olecular Form ula = C 15H 10O 7

M onoisotopic M ass = 302.042653 Da

trägt am Ring Substituenten

Hensel EN 55M3U-a_090320112917_Recal #54-58 RT: 1.81-1.93 AV: 5 NL: 1.84E6T: FTMS + p NSI Full ms2 [email protected] [50.00-1200.00]

200 300 400 500 600m/z

0

20

40

60

80

100

Rela

tive A

bundance

303.0

4946

C15H

11O

7

153.0

1811

C7

H5

O4

315.0

7056

C13H

15O

9316.0

7395

297.0

6022

C13H

13O

8

171.0

2867

C7

H7

O5

345.0

5987

C17H

13O

8

617.1

1229

C28H

25O

16

MS-MS (Tochterionen) HCD

O

OH

OH

OH

OH

m/z 153

Die Gallussäure und der Zucker müssen miteinander verbunden sein

Musteranalyse 2

MS-MS (Tochterionen) CID

Hensel EN 55M3U-a_090320112917_Recal #10-15 RT: 0.28-0.47 AV: 6 NL: 3.62E4T: FTMS + p NSI Full ms2 [email protected] [165.00-1200.00]

250 300 350 400 450 500 550 600m/z

0

20

40

60

80

100

Rel

ativ

e A

bund

ance

617.

1124

9C

28H

25O

16

599.

1018

1C

28H

23O

15

345.

0599

7C

17H

13O

8

411.

0703

3C

21H

15O

9

447.

0912

3C

21H

19O

11

465.

1017

1C

21H

21O

12

369.

0598

8C

19H

13O

8

303.

0495

3C

15H

11O

7

O

O

OH

OH

OH

O

O

OOH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

OO

O

OHOH

O

OOH

OH

OH

OH

Das Quercetin und der Zucker müssen miteinander verbunden sein.

2 Alterantiven

Es gibt kein Ion in dem Quercetin zusammen mit dem Galloylrest vorkommt

Schema eines oTof Massenspektrometers

What‘s new in the MS-group?

LTQ-Orbitrap XL (ETD)

Complete Scheme

Demo Orbitrap

LTQ Orbitrap™ Hybrid Mass Spectrometer

API Ion source Linear Ion Trap C-Trap

Orbitrap

Finnigan LTQ™ Linear Ion Trap

Differential pumping

Differential pumping

Inventor: Dr. Alexander Makarov, Thermo Electron (Bremen)Die Folien zur Orbitrap stammen aus einer Demonstration der Fa. Thermo Fisher Scientific

LTQ Orbitrap Operation Principle1. Ions are stored in the Linear Trap2. …. are axially ejected3. …. and trapped in the C-trap4. …. they are squeezed into a small cloud and injected into the Orbitrap5. …. where they are electrostatically trapped, while rotating around the central electrode and performing axial oscillation

The oscillating ions induce an image current into the two outer halves of the orbitrap, which can be detected using a differential amplifier

Ions of only one mass generate a sine wave signal

The axial oscillation frequency follows the formula Where = oscillation frequency

k = instrumental constant m/z = …. well, we have seen this before

zm

k

/

Frequencies and Masses

Many ions in the Orbitrap generate a complex signal whose frequencies are determined using a Fourier Transformation

The Orbitrap

22

R

Rmzr

12

2

R

Rmz

zm

kz /

Trajectories in the orbitrap• Characteristic frequencies:

– Frequency of rotation ωφ

– Frequency of radial oscillations ωr

– Frequency of axial oscillations ωz

r

)/ln(2/2

),( 222mm RrRrz

kzrU

z

φ

Effect of resolution: example North Sea Oil „Gull Faks“ Nanospray positive Luftmann Gull Faks_081212140845 #56-115 RT: 0.30-0.43 AV: 60 NL: 2.56E4T: ITMS + p NSI Full ms [200.00-1000.00]

390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5m/z

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Re

lative

Ab

un

da

nce

392.3

390.3 394.3391.2

393.3

Luftmann Gull Faks_081212140845 #144-152 RT: 0.49-0.52 AV: 9 NL: 1.39E6T: FTMS + p NSI Full ms [200.00-1000.00]

390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5 395.0m/z

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Re

lative

Ab

un

da

nce

390.31472

391.28440

392.33128

394.34599

392.16370

393.34459


390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5 395.0m/z

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Re

lative

Ab

un

da

nce

391.28461390.31583

392.33141

394.34695

391.16054

393.33489392.16421

393.16954

390.78348 394.87401


390.0 390.5 391.0 391.5 392.0 392.5 393.0 393.5 394.0 394.5 395.0m/z

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Re

lative

Ab

un

da

nce

392.33114391.28432390.31553

394.34689

391.16019

392.16374393.33466

393.17061

394.21698

392.98377391.99279 394.67002390.64580

Resolutions:

unit res.

7500

30000

100000

Documents

Massenspektrometrie – eine Einführung